富血小板血漿軟骨下骨注射治療膝骨關(guān)節(jié)炎的研究進(jìn)展

孫巖，魯佳君，張煊，潘曉豪，鄭凌歆，蘇陳穎，金紅婷，童培建，徐濤濤

(1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310053；2.溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，浙江 溫州 325000；3.浙江省中醫(yī)院，浙江 杭州 310006)

膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA)是一種慢性退行性疾病，主要臨床表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)疼痛和功能障礙。目前尚無明確能夠阻止或逆轉(zhuǎn)KOA進(jìn)展的治療方法，臨床上常采用口服非甾體抗炎藥、關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射皮質(zhì)類固醇或透明質(zhì)酸等非手術(shù)療法緩解癥狀[1-2]；對于晚期KOA患者，常采用全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)進(jìn)行治療[3]。KOA的病理特征包括關(guān)節(jié)軟骨變性、軟骨下骨硬化或囊變、關(guān)節(jié)邊緣骨質(zhì)增生、滑膜炎性病變、關(guān)節(jié)囊攣縮、韌帶松弛或攣縮、肌肉萎縮無力等[4]。軟骨下骨和滑膜病變會(huì)加速關(guān)節(jié)軟骨退變，而關(guān)節(jié)軟骨退變會(huì)進(jìn)一步影響軟骨下骨和滑膜，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)功能喪失。因此，軟骨下骨病變是KOA發(fā)生與發(fā)展的關(guān)鍵因素之一[5-6]。富血小板血漿(platelet rich plasma，PRP)富含多種活性生長因子，能夠刺激軟骨細(xì)胞增殖分化，促進(jìn)膠原蛋白合成，抑制軟骨炎癥反應(yīng)，調(diào)節(jié)受損組織環(huán)境，延緩KOA進(jìn)展。PRP關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射在臨床上廣泛應(yīng)用并取得了良好的臨床療效[7-10]。隨著對軟骨下骨研究的不斷深入，采用PRP軟骨下骨注射治療KOA的研究逐漸增多[11-13]。本文對軟骨下骨和PRP進(jìn)行了概述，并從作用機(jī)制和臨床療效2個(gè)方面就PRP軟骨下骨注射治療KOA的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1 軟骨下骨概述

1.1 軟骨下骨的結(jié)構(gòu)和功能軟骨下骨與關(guān)節(jié)軟骨形成骨軟骨復(fù)合體，對于維持關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性和功能具有重要作用[14]。軟骨下骨位于軟骨鈣化層下，由鄰近鈣化軟骨的致密皮質(zhì)骨(軟骨下骨板)和靠近髓腔的松質(zhì)骨(骨小梁)組成[15]。軟骨下骨板厚度為1～3 mm，具有明顯的孔隙結(jié)構(gòu)，其主要作用是為關(guān)節(jié)軟骨提供支撐[16]。骨小梁為多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)含血管、神經(jīng)和骨髓，能夠調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨的營養(yǎng)供給和新陳代謝，且具有減震和支撐作用[17]。軟骨下骨在關(guān)節(jié)中擔(dān)負(fù)著重要的生理功能：軟骨下骨及其周圍的肌肉、肌腱等組織能夠承擔(dān)膝關(guān)節(jié)30%～50%的負(fù)載，對減輕關(guān)節(jié)軟骨負(fù)載具有重要作用[18]；軟骨下骨和關(guān)節(jié)軟骨間不斷進(jìn)行物質(zhì)交換和信息交流，維持關(guān)節(jié)軟骨的生理活動(dòng)[19]。

1.2 軟骨下骨在KOA中的病變特征KOA患者的膝關(guān)節(jié)軟骨、軟骨下骨及關(guān)節(jié)周圍的滑膜、韌帶、肌肉等組織均存在不同程度的結(jié)構(gòu)改變。隨著對骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)理研究的不斷深入，軟骨下骨病變在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生和發(fā)展過程中的重要作用逐漸引起研究者的重視[20]。但目前關(guān)于軟骨下骨病變是關(guān)節(jié)軟骨退變的誘因還是關(guān)節(jié)軟骨退變的繼發(fā)損傷尚存在爭議[21]。Anderson-Mackenzie等[22]建立了豚鼠自發(fā)性KOA模型研究軟骨下骨與關(guān)節(jié)軟骨的病變發(fā)生順序，結(jié)果顯示軟骨下骨病變先于關(guān)節(jié)軟骨病變發(fā)生。然而，Stupina等[23]的研究表明關(guān)節(jié)軟骨病變先于軟骨下骨硬化。

軟骨下骨病變包括微損傷、骨髓水腫及囊腫等。軟骨下骨微損傷包括線性微損傷和彌漫性微損傷2種形式：線性微損傷是指軟骨下骨中存在的短裂紋，其能夠?qū)е鹿寝D(zhuǎn)換率升高，進(jìn)而導(dǎo)致軟骨下骨板增厚、軟骨鈣化及潮線向透明軟骨進(jìn)展，但同時(shí)其也能夠觸發(fā)骨修復(fù)[24]；彌漫性微損傷是指軟骨下骨中存在大量納米級裂縫，其能夠?qū)е萝浌窍鹿堑臋C(jī)械性能下降，但不會(huì)觸發(fā)骨修復(fù)[25]。軟骨下骨骨髓水腫常發(fā)生于軟骨下骨皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨間的過渡區(qū)域，多伴有骨體積增大、骨小梁增粗，與關(guān)節(jié)疼痛及KOA的發(fā)展關(guān)系密切[26-28]。軟骨下骨囊腫是指軟骨下骨中的空洞性病變，多由異常機(jī)械應(yīng)力、微裂紋、水腫和局灶性骨吸收等誘導(dǎo)形成[27]。軟骨下骨囊腫會(huì)導(dǎo)致患者關(guān)節(jié)疼痛加劇、骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展迅速、關(guān)節(jié)置換風(fēng)險(xiǎn)增加[29]。軟骨下骨與關(guān)節(jié)軟骨關(guān)系密切，軟骨下骨微損傷、骨髓水腫及囊腫等均能夠?qū)е鹿擒浌菑?fù)合體負(fù)荷分布異常，進(jìn)而引起關(guān)節(jié)軟骨病變[30]。此外，KOA不同時(shí)期軟骨下骨的病變表現(xiàn)亦不同。KOA早期，軟骨下骨骨體積減小、微結(jié)構(gòu)改變，出現(xiàn)局部微循環(huán)障礙，易發(fā)生應(yīng)力性骨折及非典型骨髓水腫[31]；KOA中晚期，軟骨下骨骨密度增加、骨量增加，軟骨下骨板硬化、骨髓間隙縮小，局部微循環(huán)障礙加劇，骨髓水腫范圍擴(kuò)大，軟骨下骨囊腫形成[32]。

2 PRP概述

PRP是指將自體外周血通過離心等方法獲得的富含血小板的血漿制品，其血小板濃度是正常血液的3倍以上；PRP注射具有無免疫排異反應(yīng)、安全性高的特點(diǎn)[33]。PRP中含有的血小板衍生生長因子、血管內(nèi)皮生長因子等多種生長因子能夠促進(jìn)Ⅱ型膠原和蛋白多糖生成，進(jìn)而促進(jìn)軟骨細(xì)胞修復(fù)和增殖、抑制軟骨細(xì)胞凋亡；纖維蛋白能夠促進(jìn)軟骨前體細(xì)胞粘附、遷移，進(jìn)而促進(jìn)軟骨血管區(qū)重建及軟骨纖維支架合成，修復(fù)軟骨損傷[34-35]。隨著研究的不斷深入，PRP的種類不斷增加，目前常見的有富血小板纖維蛋白、富白細(xì)胞、貧白細(xì)胞等多種PRP[36]。然而，由于PRP的制備方法、組分標(biāo)準(zhǔn)、分類標(biāo)準(zhǔn)以及使用方法均存在差異，導(dǎo)致PRP治療KOA的臨床研究結(jié)果存在一定的差異，臨床數(shù)據(jù)不能整合處理[37]。因此，應(yīng)從標(biāo)準(zhǔn)化方面進(jìn)一步開展PRP治療KOA的臨床研究[38]。

3 PRP軟骨下骨注射治療KOA的臨床研究

關(guān)節(jié)腔內(nèi)藥物注射是治療KOA的主要方法之一，目前常用的藥物有皮質(zhì)類固醇、透明質(zhì)酸和PRP等。關(guān)節(jié)腔內(nèi)長期注射皮質(zhì)類固醇會(huì)導(dǎo)致軟骨代謝失衡及骨質(zhì)疏松[39]；關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射透明質(zhì)酸能夠潤滑關(guān)節(jié)，緩解疼痛等癥狀，但不能修復(fù)軟骨損傷和延緩KOA進(jìn)展[40-41]。關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射PRP既能減輕癥狀，又能夠促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)，在一定程度上能夠遏制KOA進(jìn)展，但該方法僅能作用于關(guān)節(jié)軟骨和滑膜，而不能作用于軟骨下骨[35]。軟骨下骨病變是KOA的主要病變特征之一，在KOA的發(fā)生和發(fā)展過程中起著重要作用。相關(guān)研究表明PRP軟骨下骨注射治療KOA在緩解膝關(guān)節(jié)疼痛、改善膝關(guān)節(jié)功能方面更具優(yōu)勢[42]。

3.1 PRP軟骨下骨注射治療KOA的作用機(jī)制PRP富含多種生長因子，且能夠較好地在軟骨損傷區(qū)域聚集[43]。采用PRP軟骨下骨注射治療KOA，PRP浸潤骨軟骨復(fù)合體及間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cell，MSC)，通過抑制炎癥反應(yīng)、促進(jìn)組織修復(fù)、抑制氧化應(yīng)激及調(diào)控MSC增殖分化等作用機(jī)制延緩KOA進(jìn)展[44]。

3.1.1抑制炎癥反應(yīng)及促進(jìn)組織修復(fù) 炎癥反應(yīng)是KOA發(fā)生的關(guān)鍵因素。Xu等[45]研究表明，PRP中的肝細(xì)胞生長因子、胰島素樣生長因子-1能夠抑制滑膜成纖維細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞中的NF-κB信號(hào)通路，減少腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-1β的合成，進(jìn)而阻斷炎癥反應(yīng)過程。Anitua等[46]研究表明，PRP中的胰島素樣生長因子-1、血小板衍生生長因子和轉(zhuǎn)化生長因子-β1能夠調(diào)控軟骨和軟骨下骨細(xì)胞的代謝，維持蛋白多糖的合成和降解平衡，并能夠刺激軟骨細(xì)胞的增殖。Vasina等[47]研究表明，PRP中的多種生長因子及血小板微粒能夠增加M2巨噬細(xì)胞的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)局部組織修復(fù)。PRP能夠通過多種生物途徑發(fā)揮抗炎和促進(jìn)組織修復(fù)的作用，進(jìn)而延緩和治療KOA。

3.1.2抑制氧化應(yīng)激 PRP能夠激活成骨細(xì)胞中的抗氧化反應(yīng)元件，抑制活性氧，保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激的影響[48]。Liu-Bryan等[49]研究表明，PRP通過抑制氧化應(yīng)激，減緩軟骨下骨的分解。PRP抑制氧化應(yīng)激能夠恢復(fù)軟骨下骨所在的生物學(xué)環(huán)境，對軟骨下骨的骨重塑和神經(jīng)血管生長有促進(jìn)作用。

3.1.3調(diào)控MSC增殖分化 MSC具有分化為骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞的能力，對于KOA的治療具有重要作用[50]。KOA患者關(guān)節(jié)中的MSC活性降低，向骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞分化的能力受到抑制[51]。Everts等[36]研究表明，骨關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)滑液中MSC含量增加，且大多數(shù)MSC是病態(tài)的或衰老的，且滑液中高水平的MSC與骨關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。Muinos-Lopez等[52]的研究結(jié)果表明，軟骨下骨和關(guān)節(jié)腔內(nèi)聯(lián)合應(yīng)用PRP可減少KOA患者膝關(guān)節(jié)滑液中MSC的含量，然而單純關(guān)節(jié)腔內(nèi)應(yīng)用PRP不會(huì)引起滑液中MSC含量的變化，提示PRP軟骨下骨注射在調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)內(nèi)環(huán)境中具有潛在作用。PRP浸潤MSC能夠增強(qiáng)MSC的細(xì)胞活性及分化能力，促進(jìn)其向骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞分化，進(jìn)而修復(fù)骨軟骨損傷。

3.2 PRP軟骨下骨注射治療KOA的臨床療效目前，PRP軟骨下骨注射治療KOA的臨床研究仍處于起步階段。Sanchez等[53]采用PRP軟骨下骨注射治療KOA，取得良好的治療效果。Lychagin等[54]采用PRP軟骨下骨注射治療17例骨關(guān)節(jié)炎合并骨髓水腫患者，治療1年后，患者西安大略和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)(Western Ontario and McMaster Universities osteoarthritis index，WOMAC)評分和膝關(guān)節(jié)損傷和骨關(guān)節(jié)炎結(jié)局評分(knee injury and osteoarthritis outcome score，KOOS)均明顯降低，且治療后1～3個(gè)月內(nèi)軟骨低聚基質(zhì)蛋白血清含量持續(xù)升高，且在治療后6個(gè)月、12個(gè)月軟骨低聚基質(zhì)蛋白血清含量與治療后3個(gè)月相當(dāng)；提示PRP軟骨下骨注射治療效果持續(xù)時(shí)間較長，能夠顯著改善患者生活質(zhì)量。Sanchez等[55]采用關(guān)節(jié)腔內(nèi)和軟骨下骨聯(lián)合注射PRP的方法治療嚴(yán)重KOA患者14例，分別于關(guān)節(jié)腔內(nèi)和軟骨下骨注射8 mL和5 mL的PRP，每隔7 d注射1次，連續(xù)注射3次，治療后6個(gè)月，患者的KOOS和關(guān)節(jié)滑液中MSC含量均顯著降低。Sanchez等[56]還比較分析了關(guān)節(jié)腔內(nèi)和軟骨下骨聯(lián)合注射PRP和單純關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射PRP治療嚴(yán)重KOA的臨床療效，結(jié)果顯示治療后2個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月，聯(lián)合注射治療組患者WOMAC評分和KOOS顯著高于單純注射治療組，治療后6個(gè)月、12個(gè)月聯(lián)合注射治療組達(dá)到最小臨床有意義改善的患者數(shù)量顯著多于單純注射治療組。蘇柯等[57]分別采用關(guān)節(jié)腔內(nèi)和松質(zhì)骨內(nèi)聯(lián)合注射PRP(聯(lián)合治療組)和單純關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射PRP(單純治療組)治療KOA，結(jié)果顯示2組患者膝關(guān)節(jié)疼痛緩解、功能改善，治療后12個(gè)月聯(lián)合治療組患者膝關(guān)節(jié)疼痛視覺模擬量表評分和WOMAC評分均低于單純治療組。Su等[58]對比了關(guān)節(jié)腔內(nèi)和骨內(nèi)聯(lián)合注射PRP、單純關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射PRP和關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射透明質(zhì)酸治療KOA的臨床療效，18個(gè)月隨訪結(jié)果顯示關(guān)節(jié)腔內(nèi)和骨內(nèi)聯(lián)合注射PRP能夠持續(xù)改善膝關(guān)節(jié)功能、緩解膝關(guān)節(jié)疼痛，提高患者生活質(zhì)量。PRP軟骨下骨注射治療KOA具有良好的臨床療效，而PRP關(guān)節(jié)腔內(nèi)和軟骨下骨聯(lián)合注射治療KOA表現(xiàn)出更佳的效果。

4 小 結(jié)

KOA作為骨科臨床常見病，目前尚無明確能夠阻止或逆轉(zhuǎn)其進(jìn)展的治療方法。PRP內(nèi)含有豐富的生長因子，在修復(fù)軟骨損傷方面具有顯著優(yōu)勢，且PRP關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療KOA具有良好的臨床療效。軟骨下骨與關(guān)節(jié)軟骨形成骨軟骨復(fù)合體，其病變在KOA的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用。PRP軟骨下骨注射能夠通過抑制炎癥反應(yīng)、促進(jìn)組織修復(fù)、抑制氧化應(yīng)激及調(diào)控MSC增殖分化等作用機(jī)制延緩KOA進(jìn)展。PRP關(guān)節(jié)腔內(nèi)和軟骨下骨聯(lián)合注射治療KOA的臨床療效顯著優(yōu)于單純PRP關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射，且療效持續(xù)時(shí)間更長。目前，PRP軟骨下骨注射治療KOA的臨床研究尚處于起步階段，但其可能成為未來KOA治療的重要方向。